大蒜多糖結(jié)構(gòu)及生物活性研究進(jìn)展

苗昆,劉艷,王杰,隗鑫曈,顏培正,張秀云,趙東升

(山東中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院,山東 濟南,250355)

大蒜(AlliumsativumL.)別名胡蒜、蒜頭、葫等,屬百合科,是世界上最常食用的蔥屬蔬菜之一,同時也是一種良藥,多用于保健品、膳食補充劑和食物[1]。2020版中國藥典記載大蒜歸脾、胃、肺經(jīng),能夠解毒消腫、殺蟲、止痢,可用于癰腫瘡瘍、疥癬、肺癆、頓咳、泄瀉、痢疾[2]。現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明,大蒜具有廣泛的生物活性,能夠預(yù)防和治療多種疾病,改善身體機能。大蒜化學(xué)成分豐富,主要包括多糖、揮發(fā)油、氨基酸、凝集素、皂苷類化合物、黃酮類化合物等[3]。大蒜多糖(garlic polysaccharide,GPS)是大蒜的主要活性成分之一(約占鮮重的26%～30%),顯現(xiàn)出多種生物活性和健康益處,例如護(hù)肝、抗癌、益生、抗氧化、抗凝血及免疫調(diào)節(jié)作用等?；趯嶒炘弦约皩嶒灧椒ǖ牟町?學(xué)者所獲得的大蒜多糖結(jié)構(gòu)特征及生物活性存在一定差異。因此,通過查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),對大蒜多糖的結(jié)構(gòu)特征、生物活性進(jìn)行總結(jié)概括,并進(jìn)一步闡明大蒜多糖結(jié)構(gòu)與生物活性之間的聯(lián)系,以期為大蒜多糖深入研究及開發(fā)提供理論支撐。

1 大蒜多糖的結(jié)構(gòu)特征

多糖是大蒜鱗莖中一類極為重要的生物活性物質(zhì),其結(jié)構(gòu)多樣且測定受多種因素影響,包括大蒜種類、提取工藝、檢測方法等,因而結(jié)構(gòu)分析的研究難度較大。當(dāng)前,大蒜多糖的結(jié)構(gòu)特征的研究主要集中在平均分子質(zhì)量、單糖組成、糖鏈構(gòu)型等方面(表1)。大蒜多糖平均分子質(zhì)量的測定常用的儀器分析方法包括高效凝膠過濾色譜法(high performance gel filtration chromatography,HPGPC)、高效體積排阻色譜法(high performance size exclusion chromatography,HPSEC);單糖組成的測定方法包括高效液相色譜法(high performance liquid chromatography,HPLC)、離子色譜法(ion chromatography,IC)、薄板層析法(thin layer chromatography,TLC)、氣相色譜法(gas chromatography,GC);紅外光譜(infrared spectroscopy,IR)、核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)則主要對多糖主鏈構(gòu)型、糖鏈分支的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

表1 大蒜多糖結(jié)構(gòu)信息Table 1 Structure information of garlic polysaccharide

1.1 平均分子質(zhì)量

大蒜多糖的平均分子質(zhì)量范圍比較寬廣,目前,從大蒜中分離得到多糖分子質(zhì)量分布范圍為1 000～10 000 Da。在大蒜多糖平均分子質(zhì)量的測定中,大蒜的種類、提取純化方法、測定方法的不同對大蒜多糖平均分子質(zhì)量的測定結(jié)果都有影響。從金鄉(xiāng)大蒜中分離得到中性多糖,采用HPGPC法測定其平均分子質(zhì)量為6.57×103Da[4]。從山東大蒜中分離得到一種雜多糖,純化后,采用 HPLC 法測定其分子質(zhì)量為7.1×103Da[5]。通過三相分配-梯度乙醇沉淀法從生大蒜鱗莖(蒼山大蒜)中提取和分離出4種果聚糖(GPS35、GPS50、GPS65、GPS80),采用HPSEC法測定4種多糖的平均分子質(zhì)量分別為10.62×103、9.52×103、9.48×103、8.93×103Da[7]。從白蒜中分離得到果聚糖,采用HPGPC法測定出其平均分子質(zhì)量為4.54×103Da[9]。

1.2 單糖組成

大蒜多糖的單糖組成種類豐富,但主要由果糖組成,同時還含有半乳糖、葡萄糖、阿拉伯糖、甘露糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸等。研究人員得出結(jié)果的差異可能是由于大蒜品種或?qū)嶒灧椒ú煌鸬?。此?在高溫和酸性條件下,果糖容易脫水和氧化為其他產(chǎn)品,如葡萄糖或5-羥甲基糠醛,可能導(dǎo)致測量值與實際值之間存在差異。從大蒜中分離出多糖組分,采用IC-脈沖積分安培檢測法分析其單糖組成,結(jié)果表明該多糖主要由果糖及葡萄糖組成,還含有少量的阿拉伯糖、半乳糖、木糖[11]。1個中性多糖從金鄉(xiāng)大蒜中分離得到[4],采用HPLC法分析表明中性多糖由果糖和葡萄糖組成,摩爾比為4：1。從山東大蒜分離得到雜多糖[5],采用TLC、GC對其單糖成分進(jìn)行分析,結(jié)果表明,該雜多糖單糖組成主要為果糖,還含有一定量的葡萄糖及少量半乳糖,摩爾比為85：14：1。從新鮮大蒜中提取出鮮蒜多糖(fresh garlic polysaccharide,FGPS)[8],其水解產(chǎn)物經(jīng)TLC分析,發(fā)現(xiàn) FGPS由果糖、半乳糖、半乳糖醛酸組成,摩爾比為307：25：32。

1.3 化學(xué)結(jié)構(gòu)

多糖是由10個以上的單糖通過糖苷鍵連接而成的,其糖鏈構(gòu)型是確定一級結(jié)構(gòu)的重要依據(jù),同時與多糖的生物活性有著緊密聯(lián)系。目前測定多糖糖殘基組成和糖苷鍵連接位點的方法主要為甲基化-GC-MS測定法,糖環(huán)形式及糖苷鍵連接方式主要由IR、NMR測定。從金鄉(xiāng)大蒜中分離得到小分子水溶性大蒜多糖(water-soluble garlic polysaccharide,WSGP),結(jié)合IR、甲基化和GC-MS分析以及NMR分析表明,WSGP主要含有β-D-Fruf-2,1和a-D-Glcp-1兩種單糖殘基,同時存在a-D-Glcp-1→2-β-D-Fruf-1→和2-β-D-Fruf-1→2-β-D-Fruf-1→2種鍵連方式,以β型糖苷鍵為主[15]。從陳化大蒜中分離出兩類不同分子質(zhì)量的果聚糖HF(分子質(zhì)量>3.5 kDa)、LF(分子質(zhì)量<3 kDa)[16],通過NMR檢測確定了純化HF和LF的結(jié)構(gòu)。2種多糖均含有(2→1)-β-D-Fruf糖殘基,非還原末端與葡萄糖相連,且在主鏈上存在β-D-Fruf分支,HF結(jié)構(gòu)見圖1。CHEN等[9]以白蒜為原料提取出果聚糖GF,采用IR和NMR測定了GF的化學(xué)結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明GF屬于新蔗果三糖類果聚糖,其主鏈由(2→1)-β-Fruf組成,非還原末端與(2→1)-a-D-Glcp相連,存在(2→6)-β-D-Fruf支鏈,這與BAUMGARTNER等[17]研究結(jié)果(圖1)相似,但二者所得果聚糖聚合度存在差異,分別為28、58。

a-大蒜果聚糖HF結(jié)構(gòu);b-大蒜果聚糖GF結(jié)構(gòu)圖1 大蒜多糖存在的結(jié)構(gòu)[16-17]Fig.1 The structure of the presence of garlic polysaccharide

1.4 其他

除果聚雜多糖外,研究人員還發(fā)現(xiàn)了大蒜多糖的其他結(jié)構(gòu)。如從湖北恩施大蒜樣品中提取純化出一種含硒多糖[21],通過紙層析法分析出該多糖為與硒有鍵合狀態(tài)的甘露聚糖,HPLC測得平均分子質(zhì)量為15 kDa,與上述相關(guān)的研究結(jié)果存在很大差異,這表明生長環(huán)境會對大蒜中多糖的成分及含量產(chǎn)生巨大影響。

2 大蒜多糖的生物活性

2.1 抗氧化作用

2.2 免疫調(diào)節(jié)作用

機體免疫系統(tǒng)是由一系列免疫器官、免疫細(xì)胞、免疫因子組成,它們在功能上相互協(xié)調(diào),共同維持機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和生理平衡,一旦其生長或功能表達(dá)受到抑制就會導(dǎo)致免疫力低下,誘發(fā)各種健康問題。大蒜多糖能夠激活免疫細(xì)胞(巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞)增殖分化,促進(jìn)免疫器官的生長,刺激相關(guān)免疫因子的分泌,包括白細(xì)胞介素(interleukin,IL)、干擾素(interferon,IFN)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)[33],提高血清中免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)水平及巨噬細(xì)胞生成NO的能力[34],對機體的固有性免疫和適應(yīng)性免疫均有促進(jìn)作用。此外,硒化修飾可進(jìn)一步增強大蒜多糖的免疫調(diào)節(jié)活性[35],具有開發(fā)成為新型免疫增強劑的潛力。大蒜多糖的免疫調(diào)節(jié)作用見表3。

表3 大蒜多糖的免疫調(diào)節(jié)作用Table 3 Immunomodulatory effect of garlic polysaccharide

2.3 保肝作用

肝臟是機體諸多代謝反應(yīng)發(fā)生的關(guān)鍵器官,多種因素都有可能導(dǎo)致其損傷,如酒精、藥物濫用、病毒感染、生物和化學(xué)制劑以及相應(yīng)的肝細(xì)胞自身免疫攻擊[39]。近年來,由于常規(guī)藥物的局限性(誘發(fā)低鉀血癥、高血壓),學(xué)者們對于護(hù)肝藥物的研究方向逐漸轉(zhuǎn)為安全、毒性低的植物多糖。大蒜多糖作為一種常見易得的植物多糖,具有一定開發(fā)價值。

研究表明[40]大蒜多糖可抑制酒精性肝纖維化(alcoholic liver fibrosis,ALF)小鼠肝臟脂質(zhì)過氧化反應(yīng),降低其轉(zhuǎn)化生長因子β蛋白(transforming growth factor beta,TGF-β)和TNF-a的表達(dá)水平,抑制細(xì)胞外基質(zhì)活化,減少肝星狀細(xì)胞的生成,提高了肝臟各項指數(shù)。此外,多糖灌胃后,ALF小鼠腸道中乳酸桿菌數(shù)量增加,細(xì)菌總數(shù)和厚壁菌數(shù)減少,腸道菌群失調(diào)現(xiàn)象得到緩解,這種正向的調(diào)節(jié)可以作用于“腸—肝”軸改善肝臟損傷。劉超群等[41]從抗氧化角度探討了大蒜多糖對小鼠酒精性肝病(alcoholic liver disease,ALD)的影響。ALD導(dǎo)致小鼠機體內(nèi)的氧化-抗氧化反應(yīng)失衡,產(chǎn)生了氧化應(yīng)激的現(xiàn)象,而大蒜多糖的引入能夠增強SOD、GSH-Px活性,提高肝臟系統(tǒng)的抗氧化能力,降低氧化應(yīng)激對肝臟的損壞。

除酒精性肝損傷外,大蒜多糖對伴刀豆蛋白(ConA)、四氯化碳(CCl4)所致肝損傷同樣有著一定的保護(hù)作用。程富勝等[42]研究表明,大蒜多糖可提高肝損傷小鼠肝組織中SOD活性以及GSH含量,降低了丙二醛的含量,以高劑量組(400 mg/kg)效果最好,可顯著緩解ConA所致的免疫性肝損傷,促使SOD的活力和丙二醛的含量恢復(fù)至正常水平,其機制與穩(wěn)定細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)、抑制肝臟脂質(zhì)過氧化有關(guān)。通過大蒜多糖對CCl4導(dǎo)致的小鼠肝損傷保護(hù)作用的組織學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)[43],引入多糖后,小鼠肝臟病變癥狀明顯減輕,包括中央靜脈瘀血現(xiàn)象消失,水泡、變性顆粒數(shù)目減少,肝細(xì)胞索排列逐漸清晰,表現(xiàn)出良好的治療效果。綜合上述研究,大蒜多糖對多種原因所致的肝損傷均有保護(hù)作用,該功能的實現(xiàn)與大蒜多糖的抗氧化活性、益生作用聯(lián)系密切,腸道菌群作為治療肝損傷的新靶點有著進(jìn)一步研究的價值[44]。

2.4 抗炎作用

炎癥是機體對于外界刺激引發(fā)的一種防御應(yīng)激反應(yīng),是免疫系統(tǒng)發(fā)揮功能的重要體現(xiàn)。疾病的產(chǎn)生往往伴隨著炎癥,通常情況下,炎癥能夠促進(jìn)免疫因子的表達(dá),誘導(dǎo)病變細(xì)胞的凋亡。然而,當(dāng)炎癥反應(yīng)過強,就會對自身組織攻擊,對機體造成嚴(yán)重的危害[45]。大蒜多糖具有免疫調(diào)節(jié)的藥理功能,能夠緩解免疫失調(diào)而引發(fā)的多種炎癥損傷。SHAO等[46]從金鄉(xiāng)大蒜中提取出WSGP,評價其在小鼠模型中改善葡聚糖硫酸鈉(dextran sulfate sodium,DSS)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎的效果。結(jié)果表明,WSGP 通過抑制結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸NF-kB和STAT3信號通路中p65、IkB-a和STAT3蛋白的磷酸化進(jìn)而抑制炎癥因子(IL-6、IL-1b、TNF-a)的表達(dá)。此外,WSGP還可以通過改善粘膜屏障、調(diào)節(jié)腸道微生物群來緩解由DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎。朱薿等[47]研究發(fā)現(xiàn)大蒜多糖可顯著抑制呼吸道合胞病毒誘導(dǎo)的IL-6和IL-8分泌增多的炎癥反應(yīng),顯現(xiàn)出了抗炎的功效。黑蒜多糖同樣具有抗炎活性[48],其對脂多糖誘導(dǎo)的小鼠單核巨噬白血病細(xì)胞多種炎性因子的釋放均有抑制作用,但效果弱于含硫量高的黑蒜水提物,含硫基團(tuán)的引入可能對多糖成分的抗炎活性有促進(jìn)作用。當(dāng)前,大蒜多糖抗炎活性的研究集中于多糖單體化合物,其化學(xué)修飾產(chǎn)物相關(guān)報道較少,有必要進(jìn)一步對其挖掘。

2.5 益生作用

多糖益生效應(yīng)的關(guān)鍵在于其與腸道菌群的相互作用。大蒜多糖不易被小腸消化吸收,但能進(jìn)入大腸刺激機體腸道多種有益菌屬的選擇性生長(益生元效應(yīng)),使其成為腸道中的優(yōu)勢菌群,進(jìn)而抑制致病菌,病原菌等菌群的增殖,發(fā)揮正常腸道菌群的腸道屏障作用。同時,腸道菌群可對多糖分子進(jìn)行酵解和利用,促進(jìn)短鏈脂肪酸的生成,進(jìn)一步改善腸道環(huán)境,維護(hù)機體健康[49-50]。張浩琪等[51]分析了大蒜多糖對小鼠腸道菌群的影響,發(fā)現(xiàn)多糖引入后,小鼠腸道菌落多樣性增加,菌群豐度增加,其中雙歧桿菌、乳酸桿菌數(shù)量明顯增多,腸桿菌和真桿菌數(shù)量減少,初步證實了大蒜多糖具有益生元作用。文獻(xiàn)表明大蒜多糖能夠緩解幼年大鼠菌群失調(diào)而引發(fā)的腹瀉癥狀,其作用機制與調(diào)節(jié)大鼠菌群豐度,促進(jìn)菌群功能有關(guān)[52]。實驗結(jié)果顯示,大蒜多糖灌胃后,大鼠腸道擬桿菌門、乳桿菌屬豐度增加,厚壁菌門與變形菌門豐度降低。擬桿菌門和乳桿菌屬可酵解多糖,產(chǎn)生丙酸、丁酸和乳酸等有機酸,抑制腸道腐敗的作用,凈化腸道環(huán)境,平衡腸道微生態(tài),從而改善腹瀉癥狀。

大蒜多糖的益生活性與其分子質(zhì)量及聚合度聯(lián)系密切,研究表明以不同分子質(zhì)量聚糖為碳源對長雙歧桿菌、乳雙歧桿菌、植物乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌進(jìn)行培養(yǎng),通過對培養(yǎng)液 pH 和光密度的測定發(fā)現(xiàn),分子質(zhì)量為300～1 000 Da 的大蒜多糖對益生菌的增殖作用最佳[53]。LU等[4]對大蒜多糖進(jìn)行酸水解,得到低聚多糖,比較二者的益生元效果發(fā)現(xiàn),低聚多糖對人類胃內(nèi)酸性條件的抵抗力更強,在乳酸桿菌的培養(yǎng)過程中有著更好的益生效應(yīng),可作為功能性食品和營養(yǎng)食品的成分。不同分子質(zhì)量的大蒜多糖對腸道菌群的影響存在差異,明晰這些差異對益生作用的影響,對于大蒜多糖相關(guān)藥理活性的改善或許有著一定幫助。

2.6 抗腫瘤、輔助抗腫瘤

大蒜多糖能夠抑制腫瘤細(xì)胞生長,誘導(dǎo)癌變細(xì)胞的凋亡,具有抗腫瘤的功能。TSUKAMOTO等[54]從大蒜鱗莖中提取純化出分子質(zhì)量為1 800 Da的新型多糖,研究發(fā)現(xiàn)這種新型多糖在體外對人體惡性淋巴瘤細(xì)胞和人結(jié)腸癌細(xì)胞具有細(xì)胞毒活性,能顯著抑制小鼠體內(nèi)結(jié)腸腺癌細(xì)胞的生長。LI等[55]通過MTT實驗發(fā)現(xiàn)大蒜多糖可抑制人體肝癌HepG2細(xì)胞的生長,呈時間及濃度依賴性。高濃度(1.0 mg/mL)的大蒜多糖作用48 h對 HepG2細(xì)胞的生長抑制率為26.18%,抑制作用主要集中于HepG2細(xì)胞生長分裂的G2期。進(jìn)一步研究證實,除單獨使用外,大蒜多糖還可與順鉑聯(lián)合使用,通過觀察其對人體肝癌HepG2細(xì)胞生長的影響,發(fā)現(xiàn)大蒜多糖能夠增強順鉑對于HepG2細(xì)胞的選擇性毒性作用,提高促凋亡蛋白Bax活性,加速HepG2細(xì)胞的凋亡,降低化療藥物的劑量,表現(xiàn)出了良好的協(xié)同抗癌作用[5]。目前大蒜多糖抗腫瘤機制的研究甚少,因而實現(xiàn)臨床抗癌藥物的轉(zhuǎn)化較為困難,輔助腫瘤治療的功能性食品或許是其今后的研究方向。

2.7 其他生物活性

除了上述功能外,大蒜多糖還具有改善X射線輻射損傷[56]、緩解疲勞[57]、防治便秘[58]、降低血糖[59]、抑菌[60]、抗凝血[61]等多種生物活性(表4)。作為源于天然產(chǎn)物的活性成分,大蒜多糖在保健食品、藥品上具有良好的開發(fā)價值。

表4 大蒜多糖其他生物活性Table 4 Other biological activities of garlic polysaccharide

3 大蒜多糖的構(gòu)效關(guān)系

結(jié)構(gòu)特征與多糖的生物活性存在緊密的聯(lián)系,通過對大蒜多糖的構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行總結(jié)以期促進(jìn)大蒜多糖在食品及其他領(lǐng)域中的應(yīng)用。

3.1 大蒜多糖分子質(zhì)量與其生物活性的關(guān)系

分子質(zhì)量能夠影響大蒜多糖物理化學(xué)性質(zhì),如溶解度和黏度,從而影響多糖在體內(nèi)的吸收。一般而言,過高或過低的分子質(zhì)量都會降低多糖的生物活性。高分子質(zhì)量將阻礙細(xì)胞對多糖分子的攝取與利用[62]。相反,當(dāng)分子質(zhì)量過低時,多糖產(chǎn)生活性的聚合結(jié)構(gòu)可能被破壞,導(dǎo)致其喪失活性[63]。在適當(dāng)?shù)姆肿淤|(zhì)量范圍內(nèi),較低分子質(zhì)量的大蒜多糖往往有著更強的生物活性。例如,相較于高分子質(zhì)量(6.07 kDa)的黑蒜多糖,經(jīng)硫酸水解的低分子質(zhì)量(1.25 kDa)多糖產(chǎn)物具有更強的抗氧化活性[64]。從生大蒜鱗莖提取出多種果糖聚合物,其中最低分子質(zhì)量(8.93 kDa)的果聚糖在體外顯現(xiàn)出最強的抗氧化能力,同時對RAW264.7巨噬細(xì)胞生成一氧化氮的刺激活性最強[7]。在大蒜多糖益生活性的研究中同樣證實,對于多數(shù)益生菌群(雙歧桿菌、乳酸菌)而言,菊糖型果聚糖的益生元效應(yīng)(促益生菌群生長、促短鏈脂肪酸釋放、發(fā)酵速度)與其分子質(zhì)量大小呈負(fù)相關(guān)[4,53]。因此,分子質(zhì)量的大小與大蒜多糖多種生物活性密切相關(guān),進(jìn)一步的研究應(yīng)當(dāng)明確這些生物活性所處的最佳分子質(zhì)量的范圍,以優(yōu)化大蒜多糖在應(yīng)用中的功效和性能。

3.2 大蒜多糖單糖組成與其生物活性的關(guān)系

單糖組成主要包括單糖種類及構(gòu)成比例。大蒜多糖的單糖組成較為多樣,這些不同的單糖組成類型在一定程度上決定了多糖所能顯現(xiàn)出的生物活性。研究發(fā)現(xiàn),高含量的糖醛酸可以提高黑蒜多糖的美白效果,其機制與糖醛酸抑制酪氨酸酶活性,進(jìn)而抑制黑色素生物合成有關(guān)[64]。半乳糖可能是大蒜多糖發(fā)揮抗凝血功效的關(guān)鍵單糖,因為其具有凝集素識別的配體, 能夠阻斷凝集素對血液的黏附作用,從而達(dá)到抗凝血的效果[61]。甘露糖則具有良好的抗腫瘤活性,在相關(guān)實驗中發(fā)現(xiàn),甘露糖能夠降低己糖激酶、磷酸葡萄糖異構(gòu)酶活性,抑制糖酵解,從而抑制腫瘤細(xì)胞生長[65]。此外,甘露糖還能通過多種途徑改善炎癥現(xiàn)象,例如,誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞增殖、抑制效應(yīng)T細(xì)胞功能的表達(dá)、抑制巨噬細(xì)胞產(chǎn)生炎癥因子IL-1b[66-67]。巖藻糖是一種罕見的單糖,在大蒜多糖已知的單糖組成中含量較低,但其具有非常多樣的生物活性,包括抗炎、抗癌、抗過敏、抗凝血、抗衰老和保濕功能[68]。不同的大蒜多糖含有不同的單糖組成,這種變化可以部分地解釋多糖不同組分之間生物活性的差異。然而,應(yīng)當(dāng)注意,多糖結(jié)構(gòu)極為復(fù)雜,這些結(jié)構(gòu)對于單糖活性同樣存在一定影響,僅僅以單糖來詮釋大蒜多糖整體生物活性存在很大的局限性,其具體關(guān)聯(lián)機制仍需進(jìn)一步探討。

3.3 大蒜多糖糖苷鍵與其生物活性的關(guān)系

糖苷鍵是連接2個單糖單元的化學(xué)鍵,根據(jù)半縮醛(酮)羥基的構(gòu)型不同,分為a型和β型。不同糖苷鍵類型的多糖分子,其生物活性存在極大差異。例如,以β-糖苷鍵構(gòu)型為主的多糖通常具有明顯的生物活性,而以a-糖苷鍵構(gòu)型為主的多糖生物活性相對較弱[63]。這可能是由于人體中存在a-糖化酶,在一定條件下,它可以水解a-糖苷鍵,致使多糖活性喪失。大蒜多糖為菊糖型果聚糖,其主鏈主要由β-D-Fruf-2,1結(jié)構(gòu)組成,該類型糖苷鍵對益生活性有著極為顯著的影響。研究發(fā)現(xiàn),β-2,1構(gòu)型有助于增強菊糖型果聚糖對上消化道中人類消化酶的抵抗力,減少水解對多糖結(jié)構(gòu)的破壞。大腸中的乳酸桿菌、雙歧桿菌等益生菌群能夠選擇性發(fā)酵β-2,1果聚糖,生成具有各種功能的代謝物,促進(jìn)機體維持健康[69]。β-D-Fruf-2,6組成的支鏈?zhǔn)谴笏舛嗵腔瘜W(xué)結(jié)構(gòu)中另一個顯著特征。此類構(gòu)型的果聚糖在調(diào)節(jié)機體免疫功能,改善炎癥反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用,其能通過調(diào)控炎癥因子功能表達(dá)、調(diào)節(jié)免疫蛋白水平、改善腸道菌群組成等直接或間接途徑實現(xiàn)促進(jìn)機體健康的免疫調(diào)節(jié)作用[70]。

4 結(jié)語

大蒜是生活中常用的補益食品,同時在藥品、保健品、化妝品等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。多糖是大蒜的主要成分之一,含量較高,生物活性豐富,具有免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗氧化、抗凝血、改善腸道菌群、抗病毒、神經(jīng)保護(hù)、緩解疲勞等多種功效,且安全性高、毒副作用小,可藥食兩用。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)對大蒜多糖生物活性及結(jié)構(gòu)分析研究進(jìn)行總結(jié)發(fā)現(xiàn),大蒜多糖作為大蒜中重要的天然活性成分,具有一定的臨床藥用價值和良好的保健功能。大蒜多糖主要由果糖組成,不同提取工藝得到的大蒜多糖,其分子質(zhì)量、單糖組成、糖苷鍵類型等結(jié)構(gòu)信息存在一定差異。此外,大蒜多糖可經(jīng)發(fā)酵、化學(xué)修飾改造為新型多糖產(chǎn)品,如黑蒜多糖、硒化大蒜多糖、磷酸化大蒜多糖、硫酸化大蒜多糖、羧甲基化大蒜多糖等,可用于膳食補充劑、免疫增強劑和輔助藥物等,具有廣泛應(yīng)用價值。當(dāng)前,大蒜多糖提取工藝、藥理作用及結(jié)構(gòu)的相關(guān)研究取得了一定進(jìn)展,但也具有局限性,存在諸多亟待解決的問題。比如:a)大蒜多糖的藥理作用研究雖然多有報道,但多是體外實驗或藥效學(xué)評價,進(jìn)一步的作用機制研究仍然較少。b)高級構(gòu)象是影響多糖生物活性的關(guān)鍵因素,但當(dāng)前大蒜多糖結(jié)構(gòu)的研究多為分子質(zhì)量大小、單糖組成、糖鏈構(gòu)型等初級結(jié)構(gòu),對于高級結(jié)構(gòu)及進(jìn)一步的構(gòu)效關(guān)系的詮釋不夠清晰。c)大蒜多糖的提取純化方法雖然不斷優(yōu)化,然而在維持提取多糖的活性方面仍然存在許多問題,如何研究新型提取方法,在保證活性前提下提高多糖得率,仍有待深入研究。綜合而言,大蒜多糖的研究依然處于初級階段,其結(jié)構(gòu)及藥理作用的全面揭示還有賴學(xué)者們進(jìn)一步探索。